CN101529707A - Dc-dc转换器模块 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种DC－DC转换器模块，在磁体基板(30)的下表面上设置下表面端子(41、42、43)，在上表面上形成上表面电极，在上表面电极的上面分别搭载包括开关元件的控制电路(31)、输入电容器(Ca)和输出电容器(Cb)，在磁体基板(30)的内部构成平滑线圈(L1)，由通过磁体基板(30)内部的内部导体构成将输入端子、输出端子或接地端子的至少任一个与上表面电极进行连接的连接布线，并将这些作为电感器(L2、L3、L4)。

Description

DC-DC转换器模块
技术领域
本发明涉及一种DC-DC转换器模块，该转换器模块将内置有主要部件中的平滑线圈或变压器等的磁性元件的磁体基板作为部件搭载基板，并在该部件搭载基板上搭载开关元件等各种部件而构成。
背景技术
图1～图3中表示一般的非绝缘型的各种DC-DC转换器的电路和其各部分的电流波形。
图1(A)是输入端IN上连接有输入电压源9的降压型DC-DC转换器11的电路图，图1(B)是图1(A)中的电流Ia、Ib的波形图。图2(A)是输入端IN上连接有输入电压源9的升压型DC-DC转换器12的电路图，图2(B)是图2(A)中的电流Ia、Ib的波形图。图3(A)是输入端IN上连接有输入电压源9的反转型DC-DC转换器13的电路图，图3(B)是图3(A)中的电流Ia、Ib的波形图。
如图1(A)所示，降压型DC-DC转换器由开关部21、输入电容器Ca、输出电容器Cb构成，其中，开关部21包括开关元件Q、二极管(飞轮元件)D、平滑线圈Lb，输入电容器Ca设置在开关部21的输入侧，输出电容器Cb设置在开关部21的输出侧。
在降压型DC-DC转换器中，如图1(B)所示，在开关元件Q处于接通状态时，开关部21的输入电流Ia呈流过矩形波状脉冲电流的不连续波状。开关部21的输出电流Ib呈包含脉动的连续波状。
如图2(A)所示，升压型DC-DC转换器由开关部22、输入电容器Ca、输出电容器Cb构成，其中，开关部22包括开关元件Q、二极管(飞轮元件)D、平滑线圈La，输入电容器Ca设置在开关部22的输入侧，输出电容器Cb设置在开关部22的输出侧。
在升压型DC-DC转换器的情况下，如图2(B)所示，开关部22的输入电流Ia呈包含脉动的连续波状。在开关元件Q处于关断状态时，开关部22的输出电流Ib呈流过矩形波状脉冲电流的不连续波状。
如图3(A)所示，反转型DC-DC转换器由开关部23、输入电容器Ca、输出电容器Cb构成，其中开关部23包括开关元件Q、二极管(飞轮元件)D、平滑线圈Lab，输入电容器Ca设置在开关部23的输入侧，输出电容器Cb设置在开关部23的输出侧。
在反转型DC-DC转换器模块的情况下，如图3(B)所示，开关部23的输入电流Ia、输出电流Ib都呈流过矩形波状脉冲电流的不连续波状。
另一方面，图4表示绝缘型的DC-DC转换器模块的电路。图4(A)是正激型DC-DC转换器的电路图，图4(B)是反激型DC-DC转换器的电路图。
如图4(A)所示，正激型DC-DC转换器由开关部24、输入电容器Ca、输出电容器Cb构成，其中，开关部24包括开关元件Q、变压器T、二极管Da与Db、扼流线圈Lc，输入电容器Ca设置在开关部24的输入侧，输出电容器Cb设置在开关部24的输出侧。
在该正激型DC-DC转换器中，与降压型DC-DC转换器的情况相同，在开关元件Q处于接通状态时，开关部24的输入电流Ia呈流过矩形波状脉冲电流的不连续波状，开关部24的输出电流Ib呈包括脉动的连续波状。
如图4(B)所示，反激型DC-DC转换器由开关部25、输入电容器Ca、输出电容器Cb构成，其中开关部25包括开关元件Q、变压器T、二极管Da，输入电容器Ca设置在开关部25的输入侧，输出电容器Cb设置在开关部25的输出侧。
在该反激型DC-DC转换器中，与反转型DC-DC转换器的情况相同，开关部25的输入电流Ia呈脉冲状，在开关元件Q处于关断状态时，开关部25的输出电流Ib呈流过矩形波状脉冲电流的不连续波状。
另外，专利文献1公开了以DC-DC转换器的小型化等为目的而在磁体绝缘基板上构成了DC-DC转换器的模块。
专利文献1：特开2004-343976号公报
在例如降压型DC-DC转换器或正激型DC-DC转换器中，存在以下问题：如图1(B)所示，输入到开关部的输入电流呈脉冲状，该脉冲状的输入电流流过输入电压源与DC-DC转换器模块主体之间的布线时，会从该处产生噪声(脉冲状电流的基波噪声和高次谐波噪声)。因此构成为：通过从电容器Ca提供脉冲状电流，从而在模块内完成电流路径。
但是，在电子设备的电路基板上安装DC-DC转换器模块时，会存在输入电压源与DC-DC转换器模块之间分离的情况。这时会存在以下问题：即使上述脉冲电流的大部分流向输入电容器Ca，但是也会从输入电压源9向DC-DC转换器11流过脉冲状的电流Ic，因此输入电压源与DC-DC转换器模块之间离得较远时，流过其间的布线的电流Ic的回路的大小会变大，而随着这些会很大程度上提高电磁波噪声的产生。
另外，在升压型DC-DC转换器中，如图2(B)所示，从开关部输出的输出电流Ib呈脉冲状，因此设置有输出电容器Cb，以使该脉冲电流不流过负载侧且输出电压上不产生脉动。
但是，为了使上述脉冲电流的大部分流向输出电容器Cb，输出电容器Cb的电容一定要大且电阻一定要低，而仅靠电容器自然是有限度的。
另外，在反转型DC-DC转换器或反激型DC-DC转换器中，会产生上述降压型DC-DC转换器与升压型DC-DC转换器两者中存在的问题。
另外，专利文献1公开了将仅内置有扼流线圈部件的磁体基板作为部件搭载基板，并在其上面搭载开关元件等各种部件而构成的DC-DC转换器模块，但其中并没有关于用于减少噪声的结构的记载。
为了解决上述问题，若使用电感器或铁氧体磁环等不易使高频分量通过的部件，则能够防止脉冲电流所引起的噪声向外部泄漏的现象。但是，由于必须使用如上述的噪声应对用的其他部件，因此存在安装面积增大且成本提高的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种相对于应组合的电子设备的电路基板的安装面积小且成本低的DC-DC转换器模块。
为了解决所述课题，本发明的DC-DC转换器模块按照以下方式构成。
(1)具备：包括开关元件和磁性元件的开关部；设置在该开关部的输入侧的输入电容器；和设置在所述开关部的输出侧的输出电容器；该DC-DC转换器模块还具备磁体基板，该磁体基板在下表面上分别设置有输入端子、输出端子和接地端子，在上表面上形成有上表面电极(电路布线)，并且在该上表面电极上分别搭载所述开关元件、所述输入电容器和所述输出电容器，在内部构成了所述磁性元件，由通过所述磁体基板的内部的内部导体构成了将所述输入端子、所述输出端子或所述接地端子中的至少任一个与所述上表面电极进行连接的连接布线。
(2)所述DC-DC转换器模块进行使输入到开关部的输入电流呈不连续状、从开关部输出的输出电流呈连续状的开关控制，即，例如为非绝缘降压型或正激型的DC-DC转换器模块等，由所述内部导体构成了连接所述输入端子与所述上表面电极的连接布线(图6的L2、L3)。
(3)在输入到所述开关部的输入电流呈不连续的DC-DC转换器模块中，由通过所述磁体基板的端面的端面导体(图8的S4)构成了连接所述输出端子与所述上表面电极的连接布线。
(4)在输入到所述开关部的输入电流呈不连续的DC-DC转换器模块中，由所述内部导体构成了连接所述磁性元件的两端与所述上表面电极的连接布线(图21的L4、LS)。
(5)所述DC-DC转换器模块进行使输入到开关部的输入电流呈连续状、从开关部输出的输出电流呈不连续状的开关控制，即，例如为非绝缘升压型DC-DC转换器模块，由所述内部导体构成了连接所述输出端子与所述上表面电极的连接布线(图13、图14的L3)。
(6)在从所述开关部输出的输出电流不连续的DC-DC转换器模块中，由通过所述磁体基板的端面的端面导体(图15的S4、图16)构成了连接所述输入端子与所述上表面电极的连接布线。
(7)所述DC-DC转换器模块进行使输入到所述开关部的输入电流呈不连续状、从所述开关部输出的输出电流也呈不连续状的开关控制，即，例如为反转型或反激型的DC-DC转换器模块，由所述内部导体构成了分别将所述输入端子以及所述输出端子与所述上表面电极进行连接的连接布线(图17、图18的L2、L3)。
(8)在输入到所述开关部的输入电流和从所述开关部输出的输出电流均为不连续的DC-DC转换器模块中，由通过所述磁体基板的端面的端面导体构成了连接所述接地端子与所述上表面电极的连接布线(图19的S4、图20)。
(9)所述端面导体是纵向分割内部被导电性物质填充的通孔的中心而形成的分割通孔(图23)。
(10)所述内部导体是内部被导电性物质填充的通孔。
(发明效果)
根据本发明，起到如下效果。
(1)由通过磁体基板内部的内部导体构成将输入端子、输出端子或接地端子中的至少任一个与上表面电极进行连接的连接布线，使得连接布线具有较大的电感成分，从而该连接布线中不易流过脉冲电流，由此，使得脉冲电流主要流过输入电容器或输出电容器，流向模块外部的量减少，其结果能够抑制噪声的产生(泄漏)。
(2)在开关部的输入电流不连续-输出电流连续型的DC-DC转换器模块(非绝缘降压型或正激型的DC-DC转换器模块)中，由通过磁体基板的内部的内部导体构成了连接输入端子与上表面电极的连接布线，使得在开关元件处于接通状态时从输入电压源流入的脉冲电流被连接输入端子与上表面电极的连接布线中的电感有效地抑制。
(3)在“输入电流不连续-输出电流连续型”的DC-DC转换器模块中，由通过磁体基板的端面的端面导体构成了连接输出端子与上表面电极的连接布线，使得相对于脉冲电流的输出电容器的阻抗变小，这样输出电压的脉动中出现的矩形波分量将相应程度地被有效抑制。
(4)在“输入电流不连续-输出电流连续型”的DC-DC转换器模块中，由通过磁体基板的内部的内部导体构成磁性元件(平滑线圈)的两端与上表面电极的连接布线，使得平滑线圈的电感增加，由平滑线圈的电感与输出电容器的电容值决定的输出电压的脉动减少。另外，由于构成为在输出端子与输出电容器之间插入电感器的结构，因此通过该电感抑制噪声的泄漏，所以输出电压的脉动被进一步抑制。
(5)在开关部的输入电流连续-输出电流不连续型的DC-DC转换器模块(非绝缘升压型的DC-DC转换器模块)中，由通过磁体基板的内部的内部导体构成了连接输入端子与上表面电极的连接布线，从而形成为在输出端子前面插入电感器的结构，通过电感抑制噪声的泄漏并抑制从输出端子向负载提供的输出电压的脉动。
(6)在“输入电流连续-输出电流不连续型”的DC-DC转换器模块中，由通过磁体基板的端面的端面导体构成了连接输入端子与上表面电极的连接布线，使得对输入电容器串联输入的电感器的电感分量变小，且输入到开关部的输入电流的大部分通过输入电容器而流动，因此抑制了从输入电压源流入脉冲电流并有效地抑制了噪声的产生。
(7)在开关部的输入电流不连续-输出电流不连续型的DC-DC转换器模块(反转型或反激型的DC-DC转换器模块)中，由通过磁体基板的内部的内部导体构成了分别将输入端子以及输出端子与上表面电极进行连接的连接布线，从而形成为在输入端子中插入电感器的结构，能够抑制从输入端子流入的脉冲电流，并抑制噪声的产生。另外，形成为在输出端子的前面插入电感器的结构，从而抑制了噪声的泄漏，并抑制了从输出端子向负载提供的输出电压的脉动。
(8)在反转型的DC-DC转换器模块中，由通过磁体基板的端面的端面导体构成了连接接地端子与上表面电极的连接布线，可以抑制通过流过该连接布线的脉动电流而出现在接地端子上的噪声。
(9)通过将纵向分割内部被导电性物质填充的通孔的中心而形成的分割通孔作为所述端面导体，在分割母基板而形成磁体基板时可以很容易地构成端面导体。
(10)通过将内部被导电性物质填充的通孔作为所述内部导体，能使其与其它磁性元件一起容易地形成在层叠型磁体基板内。
附图说明
图1是以往的降压型DC-DC转换器的电路图和其各部分的电流波形图。
图2是以往的升压型DC-DC转换器的电路图和其各部分的电流波形图。
图3是以往的反转型DC-DC转换器的电路图和其各部分的电流波形图。
图4是以往的正激型DC-DC转换器和反激型DC-DC转换器的电路图。
图5是第1实施方式的降压型DC-DC转换器的分解立体图。
图6是第1实施方式的降压型DC-DC转换器的电路图。
图7是表示第1实施方式的降压型DC-DC转换器的特性的图。
图8是第2实施方式的降压型DC-DC转换器的分解立体图。
图9是第2实施方式的降压型DC-DC转换器的电路图。
图10是表示第2实施方式的降压型DC-DC转换器的特性的波形图。
图11是第3实施方式的降压型DC-DC转换器的分解立体图。
图12是第3实施方式的降压型DC-DC转换器的电路图。
图13是第4实施方式的升压型DC-DC转换器的分解立体图。
图14是第4实施方式的升压型DC-DC转换器的电路图。
图15是第5实施方式的升压型DC-DC转换器的分解立体图。
图16是第5实施方式的升压型DC-DC转换器的电路图。
图17是第6实施方式的反转型DC-DC转换器的分解立体图。
图18是第6实施方式的反转型DC-DC转换器的电路图。
图19是第7实施方式的反转型DC-DC转换器的分解立体图。
图20是第7实施方式的反转型DC-DC转换器的电路图。
图21是第8实施方式的降压型DC-DC转换器的分解立体图。
图22是第8实施方式的降压型DC-DC转换器的电路图。
图23是第9实施方式的降压型DC-DC转换器的分解立体图。
图中：9-输入电压源；11-降压型DC-DC转换器；12-升压型DC-DC转换器；13-反转型DC-DC转换器；14-正激型DC-DC转换器；15-反激型DC-DC转换器；21～25-开关部；30-磁体基板；31、32、33-控制电路；41～44-下表面端子；51、52、53、58-降压型DC-DC转换器模块；54、55-升压型DC-DC转换器模块；56、57-反转型DC-DC转换器模块；Ca-输入电容器；Cb-输出电容器；La、Lb、Lab-平滑线圈；Lc-扼流线圈；L1-平滑线圈；L2～L4-电感器；S4-端面导体。
具体实施方式
(第1实施方式)
对于第1实施方式的降压型DC-DC转换器模块将参照图5～图7来说明。
图5是降压型DC-DC转换器模块的分解立体图，图6是该转换器模块的电路图。其中，为了表示磁体基板的内部和下表面的结构，将立体图透明化来表示。对以后的其它实施方式也同样使用该描绘方法。
图5中，磁体基板30的下表面上形成了下表面端子41～43。磁体基板30的上表面上形成了上表面电极(对其图案未图示)。在磁体基板30的内部构成了分别连接下表面端子与上表面电极间的平滑线圈L1和电感器L2、L3、L4。平滑线圈L1由螺旋状导体构成。电感器L2、L3、L4由通孔构成。
磁体基板30的上表面上搭载有包括开关元件的控制电路31和输入电容器Ca、输出电容器Cb。这些部件电连接到磁体基板30的上表面电极上。
上述降压型DC-DC转换器51在安装于电子设备的布线基板上的状态下，如图6所示，降压型DC-DC转换器51的输入端子IN上连接着输入电压源9。在图5、图6中，输入端子IN对应于下表面端子41，输出端子OUT对应于下表面端子43，接地端子GND对应于下表面端子42。对其它部分附加同一符号。
控制电路31具有主开关元件Q1、作为飞轮元件的同步整流元件Q2和进行它们的开关控制的开关控制电路。控制电路31内的开关控制电路，设置使主开关元件Q1与同步整流元件Q2同时处于不接通状态的空载时间，并交替使二者接通或关断。
该图6所示的降压型DC-DC转换器51与图1(A)所示的降压型DC-DC转换器最大的不同点是，对从输入电压源9流到输入端子IN的电流路径(输入路径)串联插入了电感器L2、L3。该电感器L2、L3如图5所示，由磁体基板30内部的通孔构成，根据其电感，在主开关元件Q1处于接通状态时从输入电压源9流入的脉冲电流被有效抑制。因此，包括很多高频分量的脉冲电流基本上完全流过输入电容器Ca，几乎不会流向外部。由此，能够减小因使用DC-DC转换器模块而伴随的噪声问题。
另外，图5所示的平滑线圈L1的卷绕方向与其它的电感器L2～L4的卷绕方向(布线方向)相差90°，即相互的磁场正交也很重要。根据该结构，平滑线圈L1与其它电感器L2～L4之间的磁耦合变得很小，L2～L4上不会产生不必要的电动势，因此输入电压与输出电压上产生的脉动电压变得很小。另外，L2～L4是短的1匝电感器，因此其布线所带来的磁通量并不大，所以对邻接布线的影响较小。
由于在DC-DC转换器内由平滑线圈L1产生的磁通量非常大，因此平滑线圈L1的卷绕方向与上表面电极的布线方向相差90°从而使相互的磁场正交也很重要。所以，磁通的交链变少，还可以减少与上表面电极之间的磁耦合。
这里，在图7中表示了接收模块中采用第1实施方式的降压型DC-DC转换器时的接收灵敏度比较。比较对象选择了在印刷电路板上配置了半导体部件、输入输出电容器、作为部件的电感器的分立电路。由图7可知，通过使用本发明的DC-DC转换器，能够使接收灵敏度在低频范围内改善4dBm。这样，能够大幅度改善DC-DC转换器模块所引起的噪声问题。
在图6的示例中，作为飞轮元件而起作用的同步整流元件Q2使用了FET，但是也可使用二极管作为飞轮元件。另外，在图6中，作为开关元件例示了PchFET-NchFET的组合，但也可以是NchFET-NchFET。而且还可以利用如双极性晶体管的其它元件。这一点在第2实施方式之后所示的各实施方式中是同样的。
另外，在图5的示例中平滑线圈L1由螺旋状导体构成，但是它还可以是环状绕线或屈折布线等其它形状。这一点在第2实施方式之后所示的各实施方式中是同样的。
并且，图6的示例中在磁体基板上构成了非绝缘型的降压型DC-DC转换器，但也能同样地构成如图4(A)所示的绝缘型的正激型DC-DC转换器。即，若在磁体基板30上构成变压器T来代替所述平滑线圈L1，则将变成对从输入电压源9流到输入端子IN的电流路径(输入路径)串联插入电感器L2、L3。因此，主开关元件Q1处于接通状态时从输入电压源9流入的脉冲电流被有效抑制，且包括很多高频分量的脉冲电流基本上完全流过输入电容器Ca，几乎不会流向外部。
如上所述，在如降压型DC-DC转换器或正激型DC-DC转换器的“输入电流不连续-输出电流连续”型的DC-DC转换器中，输入端子的布线通过磁体基板内部对噪声抑制非常有效。
(第2实施方式)
对于第2实施方式的降压型DC-DC转换器模块将参照图8～图10来说明。
图8是降压型DC-DC转换器模块的分解立体图，图9是该降压型DC-DC转换器模块的电路图。
图8中，磁体基板30的下表面上形成了下表面端子41～43。磁体基板30的上表面上形成了上表面电极(对其图案未图示)。在磁体基板30的内部构成了分别连接下表面端子与上表面电极间的平滑线圈L1和电感器L2、L3。磁体基板30的端面上形成了连接下表面端子与上表面电极间的端面导体S4。平滑线圈L1由螺旋状导体构成。电感器L2、L3由通孔构成。
通过形成所述端面导体S4，去掉了图6所示的电感器L4，形成了如图9所示的电路结构。
磁体基板30的上表面上搭载有包括开关元件的控制电路31和输入电容器Ca、输出电容器Cb。这些部件电连接到磁体基板30的上表面电极上。
上述降压型DC-DC转换器52在安装于电子设备的布线基板上的状态下，如图9所示，降压型DC-DC转换器52的输入端子IN上连接着输入电压源9。在图8、图9中，输入端子IN对应于下表面端子41，输出端子OUT对应于下表面端子43，接地端子GND对应于下表面端子42。对其它部分附加同一符号。
与第1实施方式中所示的图5、图6的不同点是：输出电容器Cb与平滑线圈L1之间的连接并不是由磁体基板30内部的通孔进行的，而是由端面导体S4进行的。根据该结构，与输出脉动相对的输出电容器Cb的阻抗变低，输出电压的脉动中出现的矩形波分量将相应程度地被有效抑制。
图10是表示由所述端面导体S4进行输出电容器Cb与平滑线圈L1的连接而产生的效果的图。图10(A)是图9所示的输出端子OUT的电压脉动波形，图10(B)是由磁体基板内部的通孔进行输出电容器Cb与平滑线圈L1的连接的DC-DC转换器(图5所示的结构)的输出端子OUT的电压脉动波形。图10的(A)与(B)中，电压轴(纵轴)与时间轴(横轴)的比例是相同的。
这样，由于在第2实施方式中图6所示的电感器L4的电感分量几乎不存在，因此出现在输出电压脉动上的矩形波分量变小，能得到更加理想的DC-DC转换器模块的特性。
这样，在如降压型DC-DC转换器或正激型DC-DC转换器的“输入电流不连续-输出电流连续”型的DC-DC转换器中，希望使输入端子的布线通过磁体基板内部、输出端子的布线通过磁体基板外部。
(第3实施方式)
对于第3实施方式的降压型DC-DC转换器模块将参照图11、图12来说明。
图11是降压型DC-DC转换器模块的分解立体图，图12是该降压型DC-DC转换器模块的电路图。
图11中，磁体基板30的下表面上形成了下表面端子41～43。磁体基板30的上表面上形成了上表面电极(对其图案未图示)。在磁体基板30的内部构成了分别连接下表面端子与上表面电极间的平滑线圈L1和电感器L2、L3。磁体基板30的端面上形成了连接下表面端子与上表面电极间的端面导体S4。平滑线圈L1由螺旋状导体构成。电感器L2也由螺旋状导体构成。电感器L3由通孔构成。
磁体基板30的上表面上搭载有包括开关元件的控制电路31和输入电容器Ca、输出电容器Cb。这些部件电连接到磁体基板30的上表面电极上。
上述降压型DC-DC转换器53在安装于电子设备的布线基板上的状态下，如图12所示，降压型DC-DC转换器53的输入端子IN上连接着输入电压源9。在图11、图12中，输入端子IN对应于下表面端子41，输出端子OUT对应于下表面端子43，接地端子GND对应于下表面端子42。对其它部分附加同一符号。
与第2实施方式所示的图8的不同点是：电感器L2由螺旋状导体构成。根据该结构，输入布线的电感变得更大，能提高噪声泄露的抑制效果。
平滑线圈L1的卷绕方向与电感器L2的卷绕方向相差90°。即，相互的磁场正交，因此平滑线圈L1与电感器L2之间的磁耦合变小，L2上不会产生不必要的电动势，输入电压上产生的脉动电压变小。
另外，在该例中，平滑线圈L1与电感器L2都由螺旋状导体构成，但是这些也可以是环状绕线或屈折布线等其它形状。
(第4实施方式)
对于第4实施方式的升压型DC-DC转换器模块将参照图13、图14来说明。
图13是升压型DC-DC转换器模块的分解立体图，图14是该升压型DC-DC转换器模块的电路图。
图13中，磁体基板30的下表面上形成了下表面端子41～43。磁体基板30的上表面上形成了上表面电极(对其图案未图示)。在磁体基板30的内部构成了分别连接下表面端子与上表面电极间的平滑线圈L1和电感器L2、L3、L4。平滑线圈L1由螺旋状导体构成。电感器L2、L3、L4由通孔构成。
磁体基板30的上表面上搭载有包括开关元件的控制电路32和输入电容器Ca、输出电容器Cb。这些部件电连接到磁体基板30的上表面电极上。
上述升压型DC-DC转换器54在安装于电子设备的布线基板上的状态下，如图14所示，升压型DC-DC转换器54的输入端子IN上连接着输入电压源9。在图13、图14中，输入端子IN对应于下表面端子43，输出端子OUT对应于下表面端子42，接地端子GND对应于下表面端子41。对其它部分附加同一符号。
控制电路32具有开关元件Q、二极管D和进行开关控制的开关控制电路。
该图14所示的升压型DC-DC转换器54与图2(A)所示的升压型DC-DC转换器之间的最大的不同点是：从输出电容器Cb通过输出端子OUT流向负载的电流的路径中串联插入了电感器L2、L3。
升压型DC-DC转换器中二极管内流动的电流(输出电流)呈矩形波状的不连续波形。但是，如图14所示，电感器L2、L3是由磁体基板30内部的通孔构成的，因此通过其电感抑制上述矩形波状电流的高频分量。由此，高频分量基本上完全流过输出电容器Cb，几乎不会流向外部。由此，从输出端子向负载提供的输出电压的脉动被抑制，能够消除输出侧中产生噪声的问题。
这样，在如升压型DC-DC转换器的“输入电流连续-输出电流不连续”型的DC-DC转换器中，输出端子的布线通过磁体基板内部对噪声抑制非常有效。
(第5实施方式)
对于第5实施方式的升压型DC-DC转换器模块将参照图15、图16来说明。
图15是升压型DC-DC转换器模块55的分解立体图，图16是该升压型DC-DC转换器模块的电路图。
与第4实施方式中所示的图13、图14的不同点是：输入电容器Ca与输入端子IN之间的连接并不是由磁体基板30内部的通孔进行的，而是由端面导体S4进行的。根据该结构，与脉动电流相对的输入电容器Ca的阻抗变低，相应程度地包括很多高频分量的脉冲电流基本上完全流过输入电容器Ca，几乎不会流向外部。因此，能够减小因使用DC-DC转换器模块而伴随的噪声问题。
这样，在如升压型DC-DC转换器或反激型DC-DC转换器的“输入电流连续-输出电流不连续”型的DC-DC转换器中，希望使输出端子的布线通过磁体基板内部、输入端子的布线通过磁体基板外部。
(第6实施方式)
对于第6实施方式的反转型DC-DC转换器模块将参照图17、图18来说明。
图17是反转型DC-DC转换器模块的分解立体图，图18是该反转型DC-DC转换器模块的电路图。
图17中，磁体基板30的下表面上形成了下表面端子41～43。磁体基板30的上表面上形成了上表面电极(对其图案未图示)。在磁体基板30的内部构成了分别连接下表面端子与上表面电极间的平滑线圈L1和电感器L2、L3、L4。平滑线圈L1由螺旋状导体构成。电感器L2、L3、L4由通孔构成。
磁体基板30的上表面上搭载有包括开关元件的控制电路33和输入电容器Ca、输出电容器Cb。这些部件电连接到磁体基板30的上表面电极上。
上述反转型DC-DC转换器56在安装于电子设备的布线基板上的状态下，如图18所示，反转型DC-DC转换器56的输入端子IN上连接着输入电压源9。在图17、图18中，输入端子IN对应于下表面端子41，输出端子OUT对应于下表面端子42，接地端子GND对应于下表面端子43。对其它部分附加同一符号。
控制电路33具有开关元件Q、二极管D和进行它们的开关控制的开关控制电路。
该图18所示的反转型DC-DC转换器56与图3(A)所示的反转型DC-DC转换器之间的不同点之一是：对于从输入电压源9流向输入端子IN的电流路径(输入路径)串联插入了电感器L2、L4。如图17所示，该电感器L2、L4是由磁体基板30的内部的通孔构成的，通过其电感能有效抑制开关元件Q处于接通状态时从输入电压源9流入的脉冲电流。因此，包括大量高频分量的脉冲电流基本上完全流过输入电容器Ca，几乎不会流向外部。因此可以减小伴随使用DC-DC转换器模块而产生的噪声问题。
另外，图18所示的反转型DC-DC转换器56与图3(A)所示的反转型DC-DC转换器之间的另一不同点是：在从输出电容器Cb通过输出端子OUT流向负载的电流的路径中串联插入了电感器L3。
在反转型DC-DC转换器中，二极管D内流动的电流(输出电流)呈矩形波状的不连续波形。但是，如图17所示，电感器L3是由磁体基板30内部的通孔构成的，因此通过其电感能够抑制上述矩形波状电流的高频分量。由此，高频分量基本上完全流过输出电容器Cb，几乎不会流向外部。由此，从输出端子向负载提供的输出电压的脉动被抑制，能够消除输出侧中产生噪声的问题。
在图18所示的例子中，磁体基板上构成了非绝缘型的反转型DC-DC转换器，也能够同样地构成图4(B)所示的绝缘型的反激型DC-DC转换器。非绝缘型的反转型DC-DC转换器和绝缘型的反激型DC-DC转换器两者都是“输入电流不连续-输出电流不连续”型，因此很明显的一点是：若在磁体基板30上构成变压器T来代替所述平滑线圈L1，则可以得到同样的效果。
这样，在反转型DC-DC转换器或反激型DC-DC转换器这类的“输入电流不连续-输出电流不连续”型的DC-DC转换器中，希望输入输出端子的布线通过磁体基板内部。
(第7实施方式)
对于第7实施方式的反转型DC-DC转换器模块将参照图19、图20来说明。
图19是反转型DC-DC转换器模块57的分解立体图，图20是该反转型DC-DC转换器模块的电路图。
与第6实施方式中所示的图17、图18的不同点是：平滑线圈L1与输入电容器Ca之间的连接并不是由磁体基板30内部的通孔进行的，而是由端面导体S4进行的。根据该结构，作为磁体基板30下表面的下表面端子之一的接地端子与搭载在磁体基板30的上表面的输入电容器Ca、输出电容器Cb的布线中产生的布线的电感将变小，能抑制因流过平滑线圈L1的脉动电流而在磁体基板下表面的接地端子上出现的矩形波状噪声的现象。因此，能够进一步降低输出到外部的噪声。
这样，在反转型DC-DC转换器或反激型DC-DC转换器这类的“输入电流不连续-输出电流不连续”型的DC-DC转换器中，希望使接地端子的布线通过磁体基板30外部、输入输出端子的布线通过磁体基板内部。
(第8实施方式)
对于第8实施方式的降压型DC-DC转换器模块将参照图21、图22来说明。
图21是降压型DC-DC转换器模块的分解立体图，图22是该降压型DC-DC转换器模块的电路图。
图21中，磁体基板30的下表面上形成了下表面端子41、42、44。磁体基板30的上表面上形成了上表面电极(对其图案未图示)。在磁体基板30的内部构成了分别连接下表面端子与上表面电极间的平滑线圈L1和电感器L2、L3、L4、L5。平滑线圈L1由螺旋状导体构成。电感器L2、L3、L4、L5分别由通孔构成。
磁体基板30的上表面上搭载有包括开关元件的控制电路31和输入电容器Ca、输出电容器Cb。这些部件电连接到磁体基板30的上表面电极上。
上述降压型DC-DC转换器58在安装于电子设备的布线基板上的状态下，如图22所示，降压型DC-DC转换器58的输入端子IN上连接着输入电压源9。在图21、图22中，输入端子IN对应于下表面端子41，输出端子OUT对应于下表面端子44，接地端子GND对应于下表面端子42。对其它部分附加同一符号。
与第1实施方式中所示的图5、图6的不同点是：将平滑线圈L1的两端(即开始卷绕与结束卷绕这两端)引出至磁体基板30的上表面(部件搭载面)上，而且从上表面至下表面端子的布线通过磁体基板30的内部。根据该结构，平滑线圈L1的电感增加与电感器L4相应的量，由平滑线圈L1的电感与输出电容器Cb的电容值决定的输出脉动减少。另外，电感器L5串联设置在输出端子上，能有效抑制输出电压的脉动中出现的矩形波分量，能够得到更加理想的DC-DC转换器模块的特性。
另外，如上述那样由磁体基板30的内部导体构成连接平滑线圈的两端与上表面电极的连接布线的方式，不仅限于降压型DC-DC转换器模块，还可以适用于升压型或反转型等其它方式的DC-DC转换器上，并能够得到同样的效果。另外，不仅是非绝缘方式的DC-DC转换器，还能够应用到绝缘方式DC-DC转换器或AC-DC转换器等使用磁体基板的其它方式的转换器中。
(第9实施方式)
图23是第9实施方式的降压型DC-DC转换器模块的分解立体图。与第2实施方式中图8所示的例子的不同点是端面导体S4的结构。在该图23所示的例子中，端面导体S4由纵向分割内部被导电性物质填充的通孔的中心而形成的分割通孔构成。
通过如上述那样构成端面导体，能够增大端面导体的截面积，并能够更有效地降低端面导体的直流电阻与电感。在DC-DC转换器中，布线的直流电阻成分是导致损耗的主要因素，因此尽量减小布线电阻关系到特性改善。另外，在图8所示的构成中，需要形成磁体基板30中内置的通孔的工序、和为了形成端面导体而涂敷外部电极糊剂的工序，因此要耗费制造工时，但是在图23的构成中，以母基板的状态(集成了多个产品的分割前的基板状态)形成上述通孔，之后在分割母基板时按通过中央的线切割即可，因此能够削减制造成本。

Claims (10)

1、一种DC-DC转换器模块，具备：包括开关元件和磁性元件的开关部；设置在该开关部的输入侧的输入电容器；和设置在所述开关部的输出侧的输出电容器；
该DC-DC转换器模块还具备磁体基板，该磁体基板在下表面上分别设置有输入端子、输出端子和接地端子，在上表面上形成有上表面电极，并且在该上表面电极上分别搭载所述开关元件、所述输入电容器和所述输出电容器，在内部构成了所述磁性元件，
由通过所述磁体基板的内部的内部导体构成了将所述输入端子、所述输出端子或所述接地端子中的至少任一个与所述上表面电极进行连接的连接布线。
2、根据权利要求1所述的DC-DC转换器模块，其特征在于：
所述DC-DC转换器模块进行使输入到所述开关部的输入电流呈不连续状、从所述开关部输出的输出电流呈连续状的开关控制，
由所述内部导体构成了连接所述输入端子与所述上表面电极的连接布线。
3、根据权利要求2所述的DC-DC转换器模块，其特征在于：
由通过所述磁体基板的端面的端面导体构成了连接所述输出端子与所述上表面电极的连接布线。
4、根据权利要求1所述的DC-DC转换器模块，其特征在于：
所述DC-DC转换器模块进行使输入到所述开关部的输入电流呈连续状、从所述开关部输出的输出电流呈不连续状的开关控制，
由所述内部导体构成了连接所述输出端子与所述上表面电极的连接布线。
5、根据权利要求4所述的DC-DC转换器模块，其特征在于：
由通过所述磁体基板的端面的端面导体构成了连接所述输入端子与所述上表面电极的连接布线。
6、根据权利要求1所述的DC-DC转换器模块，其特征在于：
所述DC-DC转换器模块进行使输入到所述开关部的输入电流呈不连续状、从所述开关部输出的输出电流呈不连续状的开关控制，
由所述内部导体构成了分别将所述输入端子以及所述输出端子与所述上表面电极进行连接的连接布线。
7、根据权利要求6所述的DC-DC转换器模块，其特征在于：
由通过所述磁体基板的端面的端面导体构成了连接所述接地端子与所述上表面电极的连接布线。
8、根据权利要求2、4、6的任一项所述的DC-DC转换器模块，其特征在于：
由所述内部导体构成了连接所述磁性元件的两端与所述上表面电极的连接布线。
9、根据权利要求3、5、7的任一项所述的DC-DC转换器模块，其特征在于：
所述端面导体是分割通孔。
10、根据权利要求1～9的任一项所述的DC-DC转换器模块，其特征在于：
所述内部导体是内部被导电性物质填充的通孔。
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